TEMA 1. ELECTRÓNICA ANALÓGICA.

Transcripción

1 TEMA 1. ELECTRÓNICA ANALÓGICA. Prácticamente todos los mecanismos y dispositivos actuales tienen sistemas de control eléctricos o electrónicos que controlan la forma en que funcionan los mecanismos y dispositivos. Ejemplos: plancha, una alarma, lavadora, brazo robótica, etc. Los elementos eléctricos y electrónicos se pueden utilizar para controlar procesos de tres formas distintas: RESISTENCIA DEPENDIENTE DE LA LUZ (LDR) Su resistencia depende de la cantidad de luz que incide en la célula fotovoltaica. No tiene polaridad. Si la luz aumenta disminuye resistencia y viceversa. 1. Como dispositivos de entrada: Potenciómetro, LDR, Termistores (PTC y NTC), Finales de carrera. 2. Como dispositivos de control: Diodo, transistor, Condensadores. 3. Como dispositivos de salida: Relé, Diodo LED, Lámparas, motores, etc. 0. REPASO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA. Voltaje. Intensidad. Resistencia. Ley de Ohm. Circuitos serie. Circuitos paralelo. 1. DISPOSITIVOS DE ENTRADA. TERMISTORES Los termistores son resistencias variables con la temperatura. Existen dos tipos: NTC (coeficiente de temperatura negativo). En ellas la resistencia disminuye al aumentar la temperatura. POTENCIOMETRO (RESISTENCIA VARIABLE) Regular el flujo e corriente en el circuito con contacto deslizante. Tienen 3 patillas pero se conectan dos. PTC (coef. de tª positivo). Aumenta su resistencia cuando la temperatura sube. FINALES DE CARRERA, INTERRUPTORES, PULSADORES Y CONMUTADORES Los finales de carrera son interruptores que sirven para detectar la posición de una determinad pieza, de un

2 móvil, etc. Cuando este alcanza el extremo de su carrera, actúan mecánicamente sobre una palanca, embolo o varilla, produciendo el cambio de unos pequeños contactos internos. * Ver Diodo LED, mas adelante. Posiciones: Normalmente abierto y cerrado. (Int. de palanca, microruptor, desflizande, de pulsador, de láminas, rotativo) CIRCUITOS BÁSICOS. (Copiar pizarra). - Circuitos de encendido desde dos puntos - Circuito de encendido desde tres puntos - Circuito de seguridad pulsador doble - Cambio de sentido de giro de motor - Cambio de sentido de giro con finales de carrera 2. DISPOSITIVOS DE CONTROL. EL DIODO Permite el paso de corriente eléctrica en un sentido, mientras que en el sentido opuesto bloquea dicha corriente. Tienen su fundamento en los semiconductores y están fabricado con dos capas de semiconductor conectado en sus extremos por dos terminales, el ánodo y el cátodo (indicado por una franja de color gris). El material base que se usa para su fabricación es el silicio. EL TRANSISTOR El transistor esta formado por tres capas de material semiconductor encapsuladas con tres terminales para que puedan montarse en un circuito impreso. Según las capas de semiconductor que empleemos, podemos obtener dos tipos diferentes de transistores: Los terminales de los transistores se denominan: Colector, base y emisor. En un esquema de funcionamiento de un transistor es necesario que haya dos circuitos: Mando y utilización. Como se indica en el dibujo el diodo dispone de dos terminales, ánodo y cátodo, y que la corriente solo circula por el si el ánodo esta conectado al polo positivo de la fuente de energía y el cátodo al negativo, se dice que está polarizado directamente.

3 El transistor esta gobernado por la corriente que recibe por la base; modificando esta corriente podemos actuar sobre el transistor. - El amplificador del par Darlington. A veces la amplificacion que proporciona un solo transistor no es suficiente. Podemos disponer los transistores de la siguiente forma, con lo que multiplicariamos sus ganancias. EL CONDENSADOR. IE2 = β2 x IB2 = β2 x IE1 Así tenemos 3 casos o zonas. GANANCIA. El condensador suele utilizarse como temporizador, para crear secuencias de acción retardada en los circuitos de control (semáforos, luces de escalera, flash de cámara de fotos, etc). La capacidad de un condensador se mide en faradios (F), aunque se suelen usar microfariadios (uf), nanofaradios (nf) o picofaradiso (pf) Ejemplo de circuito con transistor. Existen dos tipos básicos de condensadores. a) Polarizados: Tienen mucha capacidad, pero han de conectarse polo positivo a positivo y negativo a negativo. b) No polarizados: Menor capacidad, se pueden conectar de cualquier forma. Todos los condensadores tienen un voltaje máximo de funcionamiento a partir del cual se rompen. Cuando un condensador se carga, al principio pasá mucha intensidad, pero poco a poco, va pasando menos intensidad hasta hacerse cero cuando está totalmente cargado.

4 Si conectamos una pila a los terminales de un condensador, el condensador se carga casi instantáneamente. El tiempo que invierte en este proceso se llama tiempo de carga. Si seguidamente unimos sus dos terminales, el condensador se descargara casi instantaneamente (tiempo de descarga). Si colocamos resistencias en serie tardará más en cargarse o descargarse. Al pasar la corriente por el electroimán se mueve el contacto, según se ve en el siguiente esquema. Como ves tiene 5 patas, las dos del electroimán controlan a las 3 del conmutador. Puede haber relés dobles con 8 patas. El condensador se carga y descarga progresivamente según sea su capacidad y la resistencia que colocamos en serie. Existe un valor llamado constante de tiempo en el que el condensador se ha cargado al 63%. = R C Donde: R resistencia asociada. W C capacidad del condensador. F - constante de tiempo. Segundos Un relé se puede activar de muchas formas, con pulsadores, con LDRs, con termistores, etc, lo que resulta muy útil. El tiempo total de carga o descarga será 5 veces la constante de tiempo. Ejemplo. = R C = 9100 * = 42,72 s Además permite separar circuitos haciendo que circuitos seguros, de bajo voltaje (circuito de control) controlen a circuitos de alto voltaje (circuito de potencia). Circuitos con condensadores. Circuitos con relés. 3. DISPOSITIVOS DE CONTROL. EL RELÉ. Es un interruptor que se enciende y se apaga con un electroimán. "Al accionar el interruptor el condensasor se carga y la bombilla se encinede, el pulsador nos permite descargar el condensador y la bombilla se va apagando poco a poco. Cuando cerramos el interruptor el condensador se descarga"

5 Ej. Existen relés que se accionan mediante tensiones de 6 V. y 0.02 A, conectando circuitos externos a 230 V y 2 A. EL DIODO LED Diodo emisor de Luz, se vuelve conductor cuando se polariza directamente, pero con la peculiaridad de que se ilumina. La patilla más larga es el ánodo, que se conecta al polo positivo. - A y B: conexiones con el circuito que activa el electroimán. - COM Y COM : contactos para controlar el segundo circuito, (común) - NC, NA, NC,NA : contactos para controlar otros circuitos, (NC, NC ) normalmente cerrado; (NA, NA ) normalmente abierto. Relé de enganche (realimentación). Los diodos LEDs se funden fácilmente así que siempre se les coloca una resistencia en serie cuyo valor se calcula según la intensidad de funcionamiento del LED y el voltaje de funcionamiento. Si Vdd=12 V (bateria de un coche) RS = (Vdd - Vf) / If RS = (12v - 1.7v) / 20mA = 10.3v / 20mA = 515 ohms. Por seguridad cogemos una resistencia mayor 515 ohmios. - Diodos en paralelo con relés? Aproximadamente se puede utilizar la siguiente formula también. R = Voltaje pila / 0.02 = En el caso anterior seria R=12/0,02=600 ohmios. OTROS. Amplificadores operacionales, temporizador 555, puertas lógicas,... Como hemos visto los relés tiene bobinas y estas almacenan cierta energía que sueltan de golpe cuando desconectamos el circuito. Esta energía puede llegar al transistor de abajo y destruirlo. Si ponemos un diodo en paralelo, la energía pasa a través de él y se va disipando poco a poco sin peligro para el transistor.

6 EJERCICIOS. 1. Qué es un sistema de control? 2. Qué variables o cosas se controlan en una plancha? y en una lavadora? 3. Di dos elementos electrónicos que se usen como entrada, control y como salida. 4. Qué intensidad circula por un circuito con dos resistencias en serie de 10 ohmios, conectada a 100 voltios?. Dibuja el esquema. 5. que Intensidad circularía si las lámparas están conectadas en paralelo?. Dibuja el esquema. 6. Si tenemos un potenciómetro de 100 ohmios y movemos el cursor hasta el 60% de la escala. Que resistencia queda a cada lado del cursor? Que intensidad circula si lo conectamos 1 y C a 120 V? y si conectamos C y 2? y si conectamos 1 y 2? 7. Qué es una LDR? Qué le pasa a la resistencia pasa si está oscuro? donde se podria utilizar? 8. Que es una PTC? Que le ocurre si la metemos en un congelador? y si la dejamos al Sol? 9. Qué tipo de termistor se está utilizando en esta imagen? 16. Completa este cuadro con los elementos de entrada. Nombre Dibujo Símbolo Potenciometro 10. Para que se usan los finales de carrera? 11. En un circuito con un motor se coloca un final de carrera. Funciona el motor si conectamos COM y NA? y si pulsamos el final de carrera? Funciona el motor si conectamos COM y NC? y si pulsamos el final de carrera? Qué pasa si conectamos NC y NA? y si pulsamos?. Dibuja los esquemas. 12. Dibuja el circuito de la bombilla del frigorífico, que se enciende al abrir la puerta. 13. En el dibujo se ve el circuito de control para una máquina de estampar. Explica como funciona. Como están conectados IP y MI? Interruptor Pulsador NA Pulsador NC Conmutador Final de carrera Conmutador doble 17. Dibuja el símbolo de un diodo y pon nombre a sus patas. 18. Como funciona un diodo? 19. Como será el voltaje que llega a la resistencia RL si entra un voltaje alterno y colocamos un diodo. Dibújalo. 14. En que patillas están conectados los finales de carrera de un circuito de cambio de sentido de giro de un cochecito que cuando choca se para automáticamente? 15. Este es un conmutador doble de palanca. Como conectarías los cables para hacer un circuito de cambio de sentido de giro de un motor. Dibújalos. 20. Qué dos tipos de transistores existen? 21. Dibuja su símbolo y pon nombre a sus patas. 22. Que le pasa a un transistor cuando funciona "en corte"? Que intensidad entra por su base? 23. Si por un transistor de ganancia 200 trabajando en zona activa entran 0,001 amperios por su base. Cuanto entra por

7 el colector? Cuanto sale por el emisor?. Si pusiéramos dos transistores conectados en par Darlington. Cual seria su ganancia total? Que intensidad saldrían por emisor?. Dibuja el esquema. 24. Qué ocurre cuando pulsas P1? Explica por qué. Qué ocurre cuando no se pulsa P1? Explica por qué. Si cambias la resistencia de 10k a una de 1M, qué ocurre? por qué? 34. Explica este circuito. a) Como se ha conectado el relé? b) Subraya el cable de realimentación c) Qué ocurre si pulsamos el pulsador de arriba? d) y el de abajo? 25. Para que se usan los condensadores? 26. Que es la capacidad de un condensador? En que se mide? 27. Cuanto tiempo tarda en cargarse y descargarse el condensador de este circuito? 28. En este circuito responde. a) En el instante inicial, que pasa al bajar el interruptor. b) Que sucede al llenarse el condensador? c) Como se descarga el condensador y se vuelve a la situación inicial. 35. Qué significan las siglas LED? 36. Dibuja un diodo LED, con sus patas, poniendo nombre a cada una y su símbolo. 37. De que colores existen LEDs? 38. Calcula aproximadamente y con la ley de Ohm, que resistencia colocar en serie con un LED de voltaje de funcionamiento 1 V, e intensidad de funcionamiento 15 ma? 39. Calcula lo mismo para dos LEDs como los del apartado anterior colocados en serie. 40. Copia, pon nombre a componentes y explica estos circuitos. Para qué valen los diodos en estos circuitos? Dividelos y redondea elementos de control, entrada, salida, interconexión. Dibuja diagrama de bloques de ellos. a) 29. Haz una tabla en la que aparezcan el nombre, y el símbolo de todos los dispositivos de control estudiados. 30. Qué es un relé? 31. Dibuja los símbolos del relé simple y el doble. 32. Dibuja el circuito de un relé que active un motor mediante una LDR. 33. Que ocurre en este circuito con relé si mantenemos pulsado el pulsador? b)